海底堆積物中の放射性セシウム濃度の推移
乙坂 重嘉
Otosaka Shigeyoshi

1．はじめに及び茨城県の沖合で観測された堆積物中の2011 年 3 月の東京電力（株）福島第一原子力

137

Cs 濃度の時間変化を示す 1─4）。大気圏核実験発電所（福島第一原発）事故発生から約 2 年がが数多く行われていた 1980 年代前半までの海経過した。政府や自治体による海域モニタリン

底 堆 積 物 中 の 137Cs 濃 度 は 0.3〜7 Bq／kg で，グに加えて，多くの研究機関による調査の結2000 年代後半には 2 Bq／kg 程度にまで減少し

果，事故によって環境中に放出された放射性物たが，2011 年 3 月の事故によって，137Cs 濃度質の拡散状況が浮き彫りになってきた。

は 1〜3 桁増加した。

施設近傍のごく一部の海域を除けば，海水中同海域の沿岸（主に水深 100 m 以浅）で事の放射性核種濃度は事故前のレベルにまで減少

故後に観測された堆積物上層（0〜3 cm 層）のしつつある。その一方で，海底堆積物中の放射137性核種の濃度減少は遅く，海底環境への長期的特徴として，海底堆積物中の 137Cs 濃度は，福な影響が懸念されている。本稿では，海底堆積島第一原発の北側に比べて南側の海域で高いこ物中の放射性核種，特に放射性セシウムの分布とが分かる。この海域では，沿岸に沿って南に状況と濃度の推移についてまとめる。なお，特向かう流れが年間を通じて卓越する。この流れに断りがない限り，本稿で解説する堆積物中のは北緯 36.0〜36.5 度付近で離岸し，黒潮続流と放射性セシウム濃度は乾重量当たりの放射能呼ばれる帯状の流れに沿って東に向かう。事故（Bq／kg-dry）として表し，試料採取日に壊変補後の初期段階で，汚染度の高い海水が施設周辺

Cs 濃度分布を図 2 に示す 2，3）。全体の分布の正した値とする。
2．海底堆積物中の放射性セシウム濃度の推移
事故由来とみられる放射性セシウムは，東日本の広い範囲の沿岸海底堆積物から検出され，特に，福島第一原発の南部，福島県から茨城県にかけての沿岸域
では，ほかの海域に比べて高い濃度の放射性セシウムが海底から見付かっている 1）。以下では，これらの海域での調査結果を中心に解説する。

図1

図 1 に，1971〜2012 年 ま で に 福 島 県

12Isotope News

福島県及び茨城県沖合における堆積物中の 137Cs 濃度の時間変化（1971〜2012 年）1─4）

2013 年 6 月号

No.710図2

福島県及び茨城県沿岸における堆積物中の 137Cs 濃度分布 2，3）から岸に沿って南に向かって分布し，その後東方に移動したことは，複数のシミュレーション結果からも示されている 4）。図 2 に見られる沿岸域での海底堆積物中の 137Cs 分布は，海水流動に伴う放射性セシウムの輸送経路に強く影響を受けていることを示している。
福島県及び茨城県沿岸における，2011 年 5〜
6 月 の 堆 積 物 中 の 137Cs 濃 度 は 2〜4,000 Bq／kgであった（図 2（a））。全体として福島第一原発から距離が近い観測点ほど高い濃度が見られたが，施設から 80 km 以上離れた一部の観測点でも 1,000 Bq／kg を超える濃度が観測された。
同年 7〜8 月には，ほぼすべての観測点で堆積物中の 137Cs 濃度が 1,000 Bq／kg を下回った（図2（b））。その後は，局所的な濃度変動が見られたものの，2012 年 8 月まで 137Cs 濃度分布に目立った変化は見られなかった（図 2（c）〜（e））
。
図 2 に示す観測点のうち，北緯 36.5〜37.0 度までの間に位置する 9 観測点における，放射性セシウム濃度の時間変化を図 3（a）に示す。比較のために，ほぼ同じ海域で採取した底層生息性の魚類（ヒラメ，カレイ類，カサゴほか）中の放射性セシウム濃度（単位 Bq／kg-wet）と，表層海水中の放射性セシウム濃度（単位 Bq／L）

図3

北 緯 36.5〜37.0 度 に お け る，（a）海 底 堆 積 物，（d）底層魚，（c）表層海水中の放射性セシウム濃度の時間変化の時間変化を，図 3（b）と図 3（c）にそれぞれ海産生物のモニタリングの結果 5） の，図 3（c）

図（c）中の青丸印は海水中の濃度（単位 Bq／L）を，赤線と緑線は，それぞれ，図（a）及び図（b）に示す濃度の月ごとの中央値の変化を表す。図（a）は Otosaka
and Kobayashi 2），図（b）は水産庁 5），図（c）は文部は文部科学省等によるモニタリング結果 2，6）の科学省 3），及び東京電力（株）6）のデータを用いたまとめた。図 3（b）のデータは水産庁によるIsotope News2013 年 6 月号

No.71013値を用いた。比較しやすいよう，図 3（c）に内部でどのように分布するかを，モニタリング

は，図 3（a）及び図 3（b）のデータの月ごと調査の結果から読み取ることは不可能である。の中央値の変化を併せて記し，条件を整合させそこで，著者らの調査で得た沿岸から沖合までるため，濃度は 2 つの放射性セシウム（134Csの代表的な 4 観測点における堆積物中の 137Csと 137Cs）の濃度の合計値とした。の鉛直分布を図 4 に示す。

海水中の放射性セシウム濃度は，事故から約水深が 1,000 m を超える沖合海域では，堆積1 か月後の 2011 年 4 月中旬に最大となり，同物中の 137Cs のほぼすべてが，モニタリングの年 の 年 末 ま で は 3 桁 以 下 に 減 少 し た（ 図 3

基準層である 3 cm 層より上部に存在していた。

（c））
。その一方で，堆積物中の放射性セシウム

一方，水深 75〜158 m では 3 割程度，50 m 以濃度の減少は，海水中のそれに比べて緩やかで

浅では 7 割以上の 137Cs が 3 cm 以深の堆積層にあった（図 3（a）及び図 3（c）赤線）。実際の取り込まれていた。福島県や茨城県の沿岸の海海底堆積物を用いた室内実験の結果，放射性セ底は，透水性の高い砂質堆積物が主要成分であシウムはほぼ不可逆的に堆積物粒子に吸着してることが知られている 8）。これらの海域では，おり，海水への再溶出は遅いことが分かってい放射性セシウムが堆積物の間隙を通ってより深る 3）。図 3（a）の結果をあわせて考慮すると，部へと運ばれ，沈着したと考えられる。

堆積物への放射性セシウムの沈着と再分布は主堆積物深部への放射性セシウム濃度を考慮しに事故後の半年以内に起こっており，放射性セて，堆積物 1 m2 当たりに存在する 137Cs 量を，シウムはその後 1 年以上にわたって堆積物中に宮城県，福島県及び茨城県の沖合（北緯 38.7〜留まっていると言える。
図には示していないものの，コウナゴやシラウオといった表層生息性魚類の放射性セシウム濃度は，海水のそれと同様の傾向で変化した 5）。その一方で，底層魚中の放射性セシウム濃度は，堆積物中のそれよりも更に緩やかな減少傾向を示し，その変化は堆積物より数か月遅れて図4現れるように見える（図 3（b）及び図 3

沿岸域から沖合海域（水深 47〜1,047 m）までの
4 観測点における堆積物中 137Cs 濃度の鉛直分布（c）緑線）。これらの結果は，海底堆積物中の放射性セシウムが，わずかずつではあるが底層付近の生態系に影響を与える可能性があることを示唆しており，その機構の解明が急がれる。
3．海底の放射性セシウム存在量
政府や自治体による海底堆積物の放射能モニタリングの多くは，上層 3 cm までの濃度を調査している。これは，最新の汚染状況を早急に把握するというモニタリングの目的に則したものである 7）。
しかしながら，放射性セシウムが堆積物

14Isotope News図5

宮城県，福島県，茨城県沖の 20 観測点における海底堆積物中の 137Cs 存在量と海底水深との関係（2011 年 10 月）
点線は事故前の 137Cs 存在量

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No.71035.5 度）の 20 観測点について求め，得られたれた海域でも，事故由来の放射性セシウムが堆137積物から検出されている。これらの海域では，Cs 存在量と海底水深との関係を示したのが
137

Cs 存在量は，海底一旦陸上に沈着した放射性セシウムが河川を通水深とともに指数関数的に減少し，さらに，そじて流出し，海底に運ばれたと推測される。この変化率は水深 200 m 付近を境に異なっていのような物質の再移動は，特に沿岸域での放射た。前述のとおり，海洋表層での汚染度の高い性セシウム濃度を変化させる可能性があるた

海水の動きが沿岸堆積物中の放射性核種の分布め，継続的な監視が必要である。

図 5 である。堆積物中のに影響を及ぼすことや，陸域からの放射性核種

参考文献の輸送が沿岸域に直接影響を与え得ることを考慮すると，沿岸域でより多くの 137Cs が蓄積されていることは不思議ではない。
図 5 に見られる 137Cs 存在量の深度分布に，同海域における深度毎の面積分布を乗じることにより，堆積物中の 137Cs の総量を見積もることができる。あくまでも概算であるが，2011
年 10 月現在，宮城県から茨城県にかけての沿岸の海底には 0.1〜0.3 PBq の 137Cs が蓄積しており，そのうちの 9 割以上は水深 200 m 以浅の沿岸に存在すると見積もられる。
4．おわりに最新の報告によると，福島第一原発事故によって海洋に放出された 137Cs の総量（直接放出と大気からの沈着量の合計量）は 11 PBq と推算されている 9）。海底への 137Cs 沈着量は海洋への放出量の数％にすぎないが，その多くは我々の身近な沿岸域に長くとどまることが予想される。
このため，海底堆積物中の放射性セシウムによる海底付近の生態系への影響を見積もることが重要である。個体レベルでの移行経路や移行速度について理解を深める一方で，資源量等を考慮したマクロレベルでの移行量も把握することも有効であると考える。
本稿では触れなかったが，例えば日本海沿岸

1）文部科学省，放射線モニタリング情報，http;//radioactivity.mext.go.jp
2）文部科学省，環境放射能データベース，http://search.kankyo-hoshano.go.jp
3）Otosaka, S. and Kobayashi, T., Sedimentation andremobilization of radiocesium in the coastal area ofIbaraki, 70 km south of the Fukushima Dai-ichi
Nuclear Power Plant, Environ. Mon. Assess.,doi:10.1007/s10661-012-2956-7（2012）4）Masumoto, Y., Miyazawa, Y., Tsumune, D.,
Tsubono, T., Kobayashi, T., Kawamura, H.,
Estournel, C., Marsaleix, P., Lanerolle, L., Mehra,A. and Garraffo, A.D., Oceanic dispersion simulations of 137Cs released from the Fulushima Daiichi
Nuclear Power Plant, Elements, 8, 207─212（2012）5）水産庁，水産物の放射性物質調査の結果について，http://www.jfa.maff.go.jp/j/housyanou/kekka.
html
6）東京電力「福島第一原子力発電所周辺の放射性物質の核種分析結果」，http://www.tepco.co.jp/nu/fukushima-np/f1/smp/index-j.html
7）IAEA, Collection and preparation of bottom sediment samples for analysis of radionuclides andtrace elements, IAEA-TECDOC-1360（2003）
8）青柳和義，五十嵐敏，福島県沿岸域の粒度組成について，福島水試研報 8，69─82（1999）
9）Kobayashi, T., Nagai, H., Chino, M. and Kawamura,
H., Source term estimation of atmospheric release
due to the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant
accident by atmospheric and oceanic dispersion
simulations, J. Nucl. Sci. Technol., 50, 255─264（2013）の河口付近など，福島第一原発からより遠く離Isotope News

（日本原子力研究開発機構）

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